Сканеры

УСТРОЙСТВА ВВОДА ИЗОБРАЖЕНИЙ В ЭМВ

Цифровая обработка изображений является мощным инструментом, необходимым для создания различных видов документов, обработки, воспроизведения и хранения телевизионной и фотографической информации. Она позволяет улучшать характеристики реальных изображений (например, контрастность, яркость, цветовую насыщенность), удалять дефекты и выделять необходимые элементы. Для ввода изображений в ЭВМ используются сканеры, цифровые фотокамеры и телекамеры [5]. Процесс ввода обеспечивается специальными информационными каналами, адаптерами и программным обеспечением.

Принято различать следующие виды сканеров: планшетные, протяжные, ручные и слайд-сканеры. Сканеры имеют следующие основные характеристики:

· Оптическое разрешение. Нормальное значение - 1200 dpi. Размерности разрешения: "dpi" = "dots per inch", число точек на дюйм, или "ppi" = "pixels per inch", число пикселов на дюйм.

· Глубина цвета. Нормальное значение: 12х3=36 бит.

· Оптическая плотность изображения (десятичный логарифм отношения интенсивности падающего света к интенсивности отраженной или прошедшей части излучения). Нормальное значение - 2.5. Может принимать значения до 4.0.

· Оптическая сила (величина обратная фокусному расстоянию).

· Светосила объектива - наибольшее относительное отверстие (отношение диаметра диафрагмы к фокусному расстоянию).

Глубина цвета является одной из основных эксплуатационных характеристик сканера. 30-битная схема представления цветовой информации оперирует 1,074 млрд. различных цветов; 24-битная схема - 16,77 млн. цветов. Современная технология производства видеоадаптеров обеспечивает воспроизведение на мониторе оптимальной для зрения человека 24-битной схемы представления цвета. Потребность в реализации более чем 24 бит обусловлена тем, что при аналого-цифровом преобразовании неизбежны погрешности взвешивания цветовых составляющих. Реализация в схеме сканера избыточной для человеческого глаза 30-ти, 36-ти или 42-битной схемы считывания позволяет "отсекать" младшие, наиболее подверженные искажениям биты, обеспечивая передачу в компьютер более чистого 24-битного цвета. На рис.9.1. приведена оптико-механическая схема сканера.

Рис.9.1. Оптико-механическая схема сканера.

Линейный источник света ЛИС освещает сканируемое изображение. Зеркало, диафрагма и цилиндрическая линза образуют оптическую систему ОС, которая формирует изображение заданного участка сканирования в плоскости расположения фотоэлементов линейного прибора с зарядовой связью ЛПЗС. Цветовые компоненты получаются с помощью растровых светофильтров, нанесенных на соответствующие линейки ЛПЗС. Число элементов в линейке фотоприемников одного цвета определяет разрешающую способность. Например, для 600 dpi и при ширине сканирования 210 мм их количество должно составить:

(210/25.4) 600 = 5000.

Блок электроники (БЭ) обрабатывает сигналы ЛПЗС, привязывает их к координатами и передает в ЭВМ. Прецизионное перемещение оптической системы осуществляет электромеханический привод ЭМП в соответствии с командами, формируемыми БЭ. Основу БЭ составляет контроллер сканера, АЦП, буферное ОЗУ и интерфейс. Контроллер совместно с системным программным обеспечением управляет всеми элементами сканера согласно командам процессора, осуществляет обработку полученной информации и отправку ее в ЭВМ. В качестве интерфейса возможно использование какого-либо стандартного порта (LTP, COM, SCSI, USB) или специальной интерфейсной платы, присоединяемой к системной шине ЭВМ.

Работа сканера, обычно, начинается с калибровки фотоприемного тракта, которая предназначена для выравнивания динамических диапазонов фотоприемников. Калибровка состоит из двух этапов по замеру выходных сигналов элементов ЛПЗС при выключенном осветителе и при сканировании белой поверхности. В процессе калибровки получают массивы темновых токов и токов, соответствующих белому изображению. Результаты калибровки запоминаются и применяются для выравнивания динамического диапазона элементов ЛПЗС.

Обработка результатов сканирования осуществляется в три этапа:

* Избыточное аналого-цифровое преобразование, дающее 16 бит на цвет. Запас точности необходим для фильтрации шумов и последующих математических преобразований.

* Стохастическая фильтрация, гамма - коррекция и цветовая (RGB) коррекция. Стохастическая фильтрация основана на усреднении нескольких последовательных во времени замеров яркости для каждого элемента ЛПЗС. Гамма коррекция осуществляется на основе паспортных характеристик ЛПЗС, записанных в ПЗУ контроллера сканера, и имеет целью учет нелинейности фотометрических характеристик фотоприемников. Цветовая коррекция определяет пропорции между величинами сигналов элементов ЛПЗС для соблюдения баланса белого цвета.

* Округление до 12 бит на цвет.

Большинство ПЗС имеют отношение сигнал/шум равное 1500мВ/4мВ, но за счет указанных выше мер это отношение повышается до уровня, при котором выходной сигнал можно считать свободным от помех. Возможно применение интерполяции для повышения разрешающей способности и маскирование неисправных фотоприемников.

Дата добавления: 2014-11-18